광학현미경의 이미징 원리(기하학적 이미징)
인간의 눈에 대한 물체의 개방 각도가 특정 값 이상이어야 육안으로 그 세부 사항을 식별할 수 있습니다. 이 양을 시각적 해상도 ε이라고 합니다. 최적의 조건, 즉 물체의 조도가 50~70lx이고 대비가 클 때 1'에 도달할 수 있습니다. 관찰을 더 쉽게 하기 위해 일반적으로 이 양을 2'로 늘리고 이를 평균 접안렌즈 해상도로 간주합니다.
물체가 보는 각도의 크기는 물체의 길이와 물체에서 눈까지의 거리와 관련이 있습니다. y=Lε 공식이 있습니다
눈의 조정 능력에는 일정한 한계가 있기 때문에 거리 L을 아주 작게 만들 수는 없습니다. 특히 눈이 조정 능력의 한계 범위에 가깝게 작업하면 시력이 극도로 피로해집니다. 표준(얼굴 보기)의 경우 최적의 시청 거리는 250mm(선명한 시야 거리)입니다. 이는 도구 없이도 ε=2'의 시각적 해상도를 가진 눈이 0.15mm 크기의 물체의 세부 사항을 명확하게 구분할 수 있음을 의미합니다.
시야각이 1' 미만인 물체를 관찰할 때는 돋보기를 사용해야 합니다. 돋보기와 현미경은 관찰자 가까이에 있는 물체를 관찰하는 데 사용되며 확대해야 합니다.
(1) 돋보기의 이미징 원리
곡면이 있는 유리나 기타 투명한 재료로 만들어진 광학 렌즈는 물체를 이미지로 확대할 수 있습니다. 광 경로 다이어그램은 그림 1에 표시됩니다. 물체측 초점 F 내에 위치한 물체 AB는 y의 크기를 가지며 y' 크기의 허상 A'B'로 확대됩니다.
돋보기의 배율
Γ=250/f'
250--명확한 시야 거리, 단위는 mm
f'--돋보기의 초점 거리, 단위는 mm
배율이란 돋보기를 사용하지 않고 관찰한 물체의 화각에 대한 250mm 거리에서 돋보기를 사용하여 관찰한 물체의 화각의 비율을 말합니다.
(2) 현미경의 이미징 원리
현미경과 돋보기도 같은 역할을 하는데, 가까운 작은 물체를 사람의 눈으로 관찰할 수 있는 확대된 이미지로 확대해 주는 것입니다. 단지 현미경이 돋보기보다 더 높은 배율을 가질 수 있다는 것뿐입니다.
현미경으로 촬영되는 물체의 개략도. 편의상 그림에서는 대물렌즈 L1과 접안렌즈 L2를 하나의 렌즈로 나타내었다. 물체 AB는 대물렌즈 앞에 위치하며 대물렌즈로부터의 거리는 대물렌즈 초점거리보다 길지만 대물렌즈 초점거리의 2배보다 작습니다. 따라서 대물렌즈를 통과한 후에는 필연적으로 반전된 확대 실상 A'B'를 형성하게 된다. A'B'는 접안렌즈의 물체 초점 F2에 위치하거나 F2에 매우 가깝습니다. 그런 다음 눈으로 관찰할 수 있도록 접안렌즈를 통해 가상 이미지 A''B''로 확대됩니다. 가상 이미지 A''B''의 위치는 F2와 A'B' 사이의 거리에 따라 달라지며, 이는 무한대(A'B'가 F2에 위치할 때) 또는 관찰자의 겉보기 거리(A'일 때)에 있을 수 있습니다. B'는 그림에서 초점 F2의 오른쪽에 있습니다. 접안렌즈는 돋보기 역할을 합니다. 유일한 차이점은 접안렌즈를 통해 눈이 보는 것은 물체 자체가 아니라 대물렌즈를 통해 한 번 확대된 물체의 상이라는 점입니다.
